不同堵塞条件下硬岩隧道直眼掏槽破岩效果数值模拟研究

为研究不同堵塞材料及堵塞长度对硬岩隧道直眼掏槽爆破效果的影响,依托工程实例,采用ANSYS/LS一DYNA仿真模拟软件建立三维数值模型,对5种不同堵塞条件展开研究。根据数值模型计算结果,对掏槽区域爆破裂纹拓展情况进行了定性分析,对典型部位的岩石受力情况进行了定量分析。结果表明:1)自由面岩石主要受拉应力作用产生裂纹,炮孔堵塞使得爆炸荷载整体作用时间延长,致使自由面上裂纹更加密集;2)位于炸药和堵塞材料之间空气段附近的围岩,先受爆炸应力波作用岩石被压碎,后受力在拉压应力之间多次转化,致使裂纹被放大,结合爆生气体发挥的“气楔”作用,使得裂纹几乎贯穿模型截面;3)炮孔堵塞后炸药段周围岩石受到的爆生气体作用应力值显著提升,比不堵塞时的炸药段周围岩石峰值应力高出1.31~2.34倍,炮孔堵塞使得爆生气体持续稳定发挥作用时的压应力值提高3.70~4.70倍;4)以黏土和水作为堵塞材料时,堵塞长度为40cm的直眼掏槽破岩效果优于堵塞长度为60cm的效果。研究成果可为优化硬岩隧道直眼掏槽爆破参数提供理论基础。

挖掘机用旋挖钻机伸缩臂的原理及使用

挖掘机用旋挖钻机,工作范围广,可以弥补传统旋挖钻机的局限,应用越来越广泛。然而在一些钻孔施工中,经常因不平衡加压导致钻头钻杆设备损坏,耽搁工程进度。考虑到伸缩臂减震性与灵活性的特点,对此问题提供很大的帮助。基于此,有必要将二者进行结构结合改良。该设备运行前要熟知使用规范,平时作业时应注重正确的使用方法和保养保护措施,以延长使用寿命。预计该设备在现实运用作业过程中,将会发挥极高的作业效率,具有重要的使用价值。

深基坑支护桩侵限原因分析及处理研究

旋挖硬咬合工艺因其移机便捷、配套设备简单等优点,相较于全套管咬合桩工艺,在工效和经济效益方面具备显著优势。文中以深圳市南山区后海街道某项目为例,从场地地质条件、旋挖设备固有特征、咬合桩施工组织管理等方面对支护桩侵限的原因进行研究,研究得知,工程地质条件、施工设备工作性能、施工组织等因素对施工质量影响巨大。

旋挖灌注桩硬岩钻进施工技术研究

在硬岩地层中进行桩基施工时,存在硬岩钻进工效低、钻头损耗大、施工成本高等技术难题,而应用旋挖灌注桩硬岩钻进施工技术能够有效解决这些难题。基于此,文章研究了旋挖灌注桩硬岩钻进施工技术在建筑工程中的应用,以期提高施工质量,保障施工安全,降低施工成本,为相关领域的工作人员提供参考。

徐工XR580HD、XR400E旋挖钻机在硬质泥岩超长桩基中的应用

G244线庆阳过境段公路工程火巷沟特大桥16号主墩桩基工程的墩位出露地层为第四系风积黄土夹古土壤,下伏白垩系泥岩,桩身上部黄土地质中粉质黏土层极易塌孔,加之下部泥岩层抗压强度大,具有桩基数量多、桩长深、孔径大、地质复杂,成孔难度大、施工工期紧等难点。文章根据技术分析,选用了徐工XR580HD、XR400E旋挖钻机进行成孔,取得了良好效果。在此基础上,总结了前述不利条件下的大直径超长桩基主要施工技术,旨在为今后黄土地区超长桩基底部泥岩层旋挖成孔施工提供参考。

郑西客运专线旋挖灌注桩成孔施工技术

旋挖灌注桩成孔施工在郑西客运专线三门峡段第四纪Q1地层中遇到难钻进、难卸土问题,通过研究地层工程地质特性,对旋挖钻机不同斗齿刃前角对应的钻进速度进行统计分析,用最小二乘法拟合最佳钻进速度和斗齿刃前角的关系。通过确定斗齿刃前角的合理取值范围,采用单层进土口的旋挖钻斗,加大进土孔,改进钻进施工工艺等措施,克服了旋挖钻机在三门峡段第四纪Q1地层中进尺难、卸土难的问题。

旋转冲击钻井方法硬岩破岩钻进特性的实验研究

硬地层岩石硬度大、钻井参数不匹配是导致深层超深层钻井钻速慢的最主要因素之一,提高硬地层破岩效率是钻井提速关键内容。旋转冲击钻井方法是提高破岩效率的一种技术手段,然而硬岩旋冲钻井时,破岩钻进特性不够明确,导致该技术使用效果差异性显著且无法达到最佳。该文基于旋转冲击破岩实验装置开展了花岗岩破岩实验,结果表明:旋转冲击钻井方法可以提高花岗岩的破岩钻进效率,但存在钻压、转速、冲击力及冲击频率的匹配问题;旋冲钻进硬岩时,存在临界钻压与临界冲击力,只有实际钻压大于临界钻压且冲击力大于临界冲击力时,旋转冲击钻井方法方能提高破岩效率;在此工况下,增大冲击力、冲击频率能够增大岩石破碎体积,显著提高钻头的破岩效率,但上述参数并非越大越好,当超过某一值,提速效果呈现变差趋势。

基于有限元分析的煤矿井下新型弧角型聚晶金刚石复合片钻头优化设计

为了提高煤矿井下硬地层的钻进效率,借鉴石油钻头的设计和加工理念,提出了一种适用于煤矿井下硬岩钻进的新型弧角型PDC钻头的设计思路。采用有限元数值模拟方法,分别对直径为113mm的弧角型聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的切削结构和水力结构进行优化设计,得出:当采用内锥角为130°、外锥圆弧半径为20mm的冠部形状,切削齿切削角度为-15°、侧转角为4°~6°,刀翼采用直刀翼的钻头切削结构时,破岩效果最佳;喷嘴喷射角为22°~30°、方位角的设计靠近切削齿的工作面时的钻头水力结构,能够满足岩屑的有效运移。基于此,试制了直径为113mm的弧角型PDC钻头,并进行现场试验,结果表明:弧角型PDC钻头的平均寿命为626m,平均钻进时效为25m/h,与工区现用普通内凹型钻头相比,寿命提高了4倍,钻进效率提高了1倍,说明本文设计的弧角型PDC钻头能够代替普通内凹钻头应用于硬地层钻进,可同时达到提高钻进效率和降低施工成本的目的。

旋挖钻机用气动潜孔锤反循环硬岩钻进技术

为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备。该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求。气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接。通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性。

旋挖钻机入岩空气冲洗钻进技术

旋挖钻机入岩空气冲洗钻进技术利用牙轮以剪切破岩和冲击破岩为主、破岩效率较高的特点,通过将岩芯钻的破岩截齿更换为牙轮,提高了破岩效率,降低了钻进时钻头旋转摩擦产生的热量,减缓了钻头破岩刀具的磨损。通过引入压缩空气循环系统和对开式沉渣管岩芯钻头,实现了钻头的冷却和不间断排渣钻进。试验表明,旋挖钻机入岩空气冲洗钻进技术提高钻进效率1倍以上,为旋挖钻机入岩钻进开辟了一种新途径。

全套管全回转钻机中螺栓强度分析

联接螺栓的安全使用是全套管全回转钻机平稳可靠高效运行的前提,钻机作业工况复杂,影响因素众多。以钻机中立柱压盘与下回转支撑间的联接螺栓为例,阐述了承受轴向载荷或横向载荷作用时的高强度螺栓强度校核分析方法,螺栓静强度及疲劳强度计算分析方法,并对相关步骤做了较为详细的介绍,可为工程结构的整体设计及校核螺栓联接提供理论依据和技术支撑,具有积极意义。

旋挖钻机工作性能分析及结构优化设计

分析了动力头存在的这些问题,以及旋挖钻机的钻杆、传动键等,得出了旋挖钻机动力头可移动驱动器组合键设计和旋转密封过度装置设计,适合于钻硬地层钻孔提出的创新。对旋挖钻机动力头和钻杆进行了优化设计和改进。

长臂旋挖钻机在基础工程中的应用

简要介绍了旋挖钻机的特点和适用范围,以广州棋院基础工程为例,具体阐述了长臂旋挖钻机在基础工程中的应用及其施工方法,并提出了特殊情况处理措施,指出采用旋挖钻机成孔能够有效加快施工进度,值得推广。

无网格法在旋挖钻入岩问题上的应用

分析了旋挖钻入岩问题的本质,介绍了无网格方法;利用无网格法建立了岩石的掘削模型,探索了无网格法在入岩研究上的现存问题,为解决旋挖钻入岩问题提供了新的思路。

基于BP神经网络理论的岩石硬度识别

岩石硬度是露天矿山爆破参数设计的重要依据,为了精确判断岩石硬度,以1190E型牙轮钻机为研究对象,利用传感器采集钻机的工作参数,通过现场取样和室内试验获得对应的岩石硬度,分别运用2层和3层结构的BP神经网络建立岩石硬度的识别模型。研究发现当BP神经网络的训练样本集较大时,两层结构的BP神经网络,岩石硬度预测值与目标值的相对误差随着隐含层节点数的增加而减小;而3层结构的BP神经网络,岩石硬度预测值与目标值的相对误差在隐含层节点数为8时达到最小值,之后随着隐含层节点数的增加而增加。结果表明:3层结构的BP神经网络比两层结构的具有更好的泛化能力,对岩石硬度识别结果的精度更高,其绝对误差均小于0.04,相对误差均小于0.7%,均能满足判断岩石硬度的精度要求,可以为露天矿爆破参数设计中岩石硬度的识别提供方法和依据。

直齿轮副接触分析及啮合刚度计算

采用有限元法建立直齿轮副接触模型进行仿真分析,计算齿轮副接触应力,并通过赫兹接触理论公式验证了有限元法分析结果的正确性。通过对直齿轮传动进行分析,基于石川公式,采用Matlab软件编程计算直齿轮副时变啮合刚度。

旋挖钻机钻进泥岩及硬塑黄土地层打滑原因分析及处理

旋挖钻机在钻进泥岩和硬塑黄土地层时会出现打滑现象难以进尺,分析了出现打滑现象的原因,总结了克服泥岩和硬塑黄土地层打滑现象的技术措施。

基于CFD-DEM耦合的导向钻头井底岩屑运移特性分析

为了探究旋转导向钻具在导向钻进过程中井底岩屑运移规律,采用计算流体动力学和离散单元法耦合算法(CFD-DEM)建立描述井底钻井液与岩屑颗粒复杂两相流动的模型,运用有限元软件与离散元软件分析旋转导向钻具井底岩屑颗粒的运动学特性;探讨旋转导向钻头偏置角度、钻井液流速、钻头转速、岩屑颗粒粒径对井底岩屑颗粒运移特性的影响规律。结果表明:提高转速与钻井液流速,岩屑颗粒的运移速度随之增大,对于井底岩屑颗粒的运移起到正反馈的作用,可提高井底清洁度;岩屑颗粒粒径的增大会减小岩屑颗粒的运移速度,当岩屑颗粒的直径大于3 mm时,岩屑运移速度减小更加明显;旋转导向钻具钻头偏置会导致井底空间结构的变化,岩屑颗粒动能和钻井液水力能量也会削弱,最终会加剧钻头磨损,产生泥包等。

钻孔咬合桩在复合地层中的应用研究——以杭州地铁3号线工业大学站为例

钻孔咬合桩多用于软土地层,采用全套管钻机软切割法施工,但在上软下硬的复合地层中,全套管法成孔困难,无法保证桩体的垂直度,以致于咬合效果达不到设计要求。为了解决此类工程问题,依托杭州地铁3号线一期工程工业大学站基坑工程,研究了钻孔咬合桩在上软下硬复合地层中的适应性及应用情况,并与其他围护方式在可实施性、安全性、经济性、施工效率等方面进行了综合比较。研究结果表明,在复合地层中采用旋挖钻机硬切割法施工咬合桩,成孔效率高,桩体垂直度高,止水效果好,能产生更好的工期效益、社会效益和经济效益。并且钻孔咬合桩能够很好地适应复合地层,经济性好,施工效率高,解决了复合地层中钻孔咬合桩的施工工艺和设备选型问题。研究过程及结果可为复合地层中的基坑工程施工提供借鉴与参考。

全套管全回转钻机与旋挖钻机组合在薄覆盖层硬质河床引孔中的应用

赣州市蟠龙大桥18号水中墩处为薄覆盖层硬质河床,水中措施为采用锁扣钢管桩围堰,底部进入硬质河床,无法直接打入。针对该问题,采用全套管全回转钻机与旋挖钻机组合引孔施工,通过全回转钻机下放套管,作为引孔的导向及围护,且无须设置泥浆池,避免了环境污染;旋挖钻机高效出土并同全套管全回转钻机组合应用,不仅展现了全回转钻机扭矩大及套管下放的特点,还发挥了旋挖钻机高效钻进的优势。工程实践表明,将各类设备优势充分利用,可大大提升施工工效。